稀土鎢酸鹽發(fā)光材料晶體結構與發(fā)光性能關系研究.pdf

1、本文利用雙空間法(倒易空間和正空間):X-射線粉末衍射結構分析(PXRD)和對分布函數(shù)(PDF)微結構分析技術,對固相合成的稀土鎢酸鹽無機發(fā)光材料,Y2WO6:Eu3+,LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2和KEu(WO4)2進行了結構與發(fā)光性能的關系研究。
　　 PXRD用于研究結晶狀態(tài)下的物質的粉末晶體結構,通過對衍射數(shù)據的指標化、空間群確認、結構因子提取、直接法結構解析the Direct Method或charge

2、 flipping方法、Rietveld結構精修等步驟對未知結構無機粉末材料進行解析分析。我們利用添加礦化劑的固相反應方法,合成了Y2WO6和Y2WO6:Eu3+兩種無機稀土發(fā)光材料。通過PXRD方法確定Y2WO6的晶體結構,并用Rietveld結構精修Y2WO6:Eu3+的Eu3+的晶格占位。Y2WO6結構是由立方[YO8]、三棱柱[WO6]、和三棱柱[YO6]三個多面體相互共邊組成。Y3+在Y2WO6結構中占據兩個格位2a和2c(W

3、yckoff位置)。而Eu3+大部分占據在2a位置,因為是2a位置的立方配位[YO8]的Y-O鍵長比三棱柱配位[WO6]的Y-O鍵要長,故導致鍵強弱,屬易摻雜位。此材料能在紫外和藍光區(qū)域激發(fā)下,都能使Eu3+發(fā)出很強的紅光。晶體結構和熒光光譜分析結果,這個現(xiàn)象是由于Eu3+主要占據了的2a位置,這個位置屬于立方配位[YO8]。
　　 PDF用于研究液態(tài)、玻璃態(tài)、其他非晶態(tài)結構和有無序的結晶結構。由于傳統(tǒng)的結晶學結構分析只考慮了布

4、拉格峰的積分強度和位置,不能揭示由無序引起的彌散散射(包含微區(qū)結構信息),所以在研究由于摻雜對稀土發(fā)光離子微環(huán)境的影響,PDF分析是有力的工具。此課題同樣利用固相法合成了LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2和KEu(WO4)2三個無機稀土發(fā)光材料,Rietveld結構精修確認,三個結構分別為LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2為四方晶系,KEu(WO4)2為單斜晶系。通過熒光光譜分析LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2

5、有著同樣的發(fā)光性質,即能隙寬度和能量轉移的效率一致,歸結到晶體結構,可以說摻雜未對Eu3+配位環(huán)境產生影響。但是KEu(WO4)2在紫外區(qū)域的激發(fā)光譜要比LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2強,我們從結構上發(fā)現(xiàn),是由于KEu(WO4)2的Eu-O—W的鍵長接近180°,然而,LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2只有140°。顯然LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2要比KEu(WO4)2能量傳遞效率低,也就是說前兩者的超

6、交換作用要比后者小。另外,我們發(fā)現(xiàn)KEu(WO4)2的超敏躍遷峰要比LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2的超敏躍遷峰寬,還有就是KEu(WO4)2的斯托克位移要比LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2的斯托克位移大1 nm,從PDF微結構分析發(fā)現(xiàn),結合鍵價理論說明了這個現(xiàn)象主要由于KEu(WO4)2的Eu-O鍵長要比LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2的Eu—O鍵短的緣故。LiEu(WO4)2,NaEu(WO4)2的Eu

7、-O是相同的,而且配位數(shù)也相同,導致了配位環(huán)境也相同。
　　 由于粉末結晶學認為晶體是完美的周期性對稱的,得出的是完美周期性結構。但是,就是在T=0K時,由于布朗熱運動,完美周期性結構也會偏離周期性位置。所以,當由于摻雜等引起的結構偏移周期性和缺陷或者晶格動力學是非諧函數(shù)情況下,往往對S(Q)(Q=4πsinθ／λ)做一個簡單的傅里葉變換的PDF分析比粉末衍射譜含有更多的信息。
　　 本文通過PXRD和PDF雙空間法揭示